原位SET-LRP及點(diǎn)擊化學(xué)共價(jià)修飾石墨烯的研究.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化方式連接形成的單原子層二維晶體，碳原子規(guī)整的排列于蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元之中。每個(gè)碳原子除了以σ鍵與其他三個(gè)碳原子相連之外，剩余的π電子與其他碳原子的π電子形成離域大π鍵。這種獨(dú)特的大面積π-π共軛使得石墨烯具有獨(dú)一無二的熱學(xué)性能、力學(xué)性能、電學(xué)性能等，目前已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前制備石墨烯的各種方法中，還原氧化石墨烯法由于具有成本低、產(chǎn)量高和可批量生產(chǎn)等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。無論是石墨烯，還是它的前驅(qū)

2、體-氧化石墨烯，都具有極高的比表面積和優(yōu)異的綜合性能，在納米復(fù)合材料、微電子器件、生物傳感器等方面顯示出了其它材料無可比擬的優(yōu)勢。但是，結(jié)構(gòu)完整的石墨烯是由不含任何不穩(wěn)定鍵的苯六元環(huán)組合而成的二維晶體，化學(xué)穩(wěn)定性高，其表面呈惰性狀態(tài)，與其他介質(zhì)（如溶劑等）相互作用較弱，且石墨烯片與片之間存在較強(qiáng)的范德華力，容易產(chǎn)生團(tuán)聚，使其難溶于水和常用有機(jī)溶劑，限制了石墨烯的進(jìn)一步研究和應(yīng)用。為了充分發(fā)揮其優(yōu)良性質(zhì)，并改善其成型加工性（如提高溶解性、

3、在基體中的分散性等），必須對石墨烯進(jìn)行有效的功能化。通過引入特定的官能團(tuán)，還可以賦予石墨烯新的性質(zhì)，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。本論文針對這些問題，利用高效可控且穩(wěn)固的共價(jià)鍵修飾策略，發(fā)展了多種聚合物共價(jià)修飾氧化石墨烯的方法，成功將結(jié)構(gòu)規(guī)整的功能性聚合物通過共價(jià)鍵連接到氧化石墨烯上，成功改善了石墨烯材料在溶劑中的分散性。主要的研究工作可以分為以下兩個(gè)部分:
　　(1)基于‘grafting-from’的策略，運(yùn)用SET-LRP活性自由基

4、聚合，以含氯基團(tuán)為引發(fā)位點(diǎn)，Cu/Me6TREN為催化體系，在利用改進(jìn)的Hummer法所制備的石墨烯表面原位引發(fā)N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)單體的聚合，制備了PDMAA聚合物功能化的石墨烯。制備出的G-PDMAA納米復(fù)合材料利用FT-IR，Raman，TGA，1H NMR和元素分析等測試方法進(jìn)行了詳細(xì)的表征，所制備的復(fù)合材料在有機(jī)溶劑中的分散性有了很大的提高。
　　(2)基于‘grafting-onto’的策略，將RAFT聚合